Thông số hồi quy Nhóm lần 1 Nhóm lần 2 Nhóm lần 3 Nhóm lần 4 Nhóm lần 5 ij k 1,9,10,11 1,7,8,9 1,5,6,7 1,3,4,5 1,3,4 a Ω 1 4 3 1 3 b Ω 1 4 3 1 3 a Ω 2 5 4 2 4 b Ω 2 5 4 2 4
57
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ỨNG XỬ PHA CHO MỎ KHÍ CONDENSAT HỪNG ĐÔNG
Chương 2 đã trình bày cơ sở lý thuyết quy trình xây dựng mô hình ứng xử pha một cách tổng quát, trong Chương 3 sẽ cụ thể hóa quy trình trên cho đối tượng mỏ khí condensat Hừng Đông với các nội dung chính: xây dựng và kiểm tra dữ liệu đầu vào, lựa chọn phương trình trạng thái thích hợp, mô phỏng các thí nghiệm bằng phương trình trạng thái, tiến hành phân tích và hiệu chỉnh các thông số tới hạn để phù hợp với số liệu thực nghiệm, xem xét đánh giá kết quả mô hình ứng xử pha sau khi hiệu chỉnh.
3.1 Kiểm tra và xây dựng dữ liệu đầu vào
Dữ liệu đầu vào được sử dụng là kết quả phân tích PVT khí condensat (mẫu đáy giếng) của giếng thẩm lượng HD-3X.
3.1.1 Kiểm tra dữ liệu đầu vào
Dữ liệu PVT đầu vào có tính đại diện tương đối tốt được thể hiện qua các kết quả kiểm tra sau:
Tỷ lệ thành phần chất lưu: phương pháp đồ thị cho thấy mẫu chất lưu không bị nhiễm bẩn khi tỷ lệ thành phần nặng của chất lưu cần kiểm tra trong mối tương quan với khối lượng phân tử của nó trên đồ thị Đề-cát-Logarit là một đường thẳng thỏa mãn phân bố theo hàm mũ e (hình 3.1)
58
Kết quả thí nghiệm CVD và CCE được cho là đạt độ tin tưởng làm cơ sở dữ liệu
đầu vào cho quá trình mô phỏng bằng phương trình trạng thái.
3.1.2 Xây dựng dữ liệu đầu vào
Để mô phỏng các thí nghiệm PVT trong luận văn này, phần mềm PVTi được sử
dụng, phần xây dựng cơ sở dữ liệu cho quá trình mô phỏng được chia thành hai phần chính
3.1.2.1 Dữ liệu thành phần chất lưu
Thành phần cấu tử khí condensat trong báo cáo PVT giếng HD-3X được chia làm 2 loại chính:
Loại thứ nhất là các thành phần xác định hay thành phần sạch với các tính chất vật lý xác định đã được lưu trong cơ sở dữ liệu của phần mềm PVTi, đối với các thành phần này chỉ cần định nghĩa thêm các thông số tỷ phần mol hay tỷ phần khối lượng phân tử.
Loại thứ hai là các thành phần nặng giả định, các thành phần này không có trong cơ sở dữ liệu, do đó ngoài tỷ phần mol hay tỷ phần về khối lượng phân tử thì cần phải
định nghĩa thêm các thông số khối lượng phân tử và tỷ trọng riêng. Trong trường hợp
này thành phần C12+ là thành phần nặng giả định duy nhất được định nghĩa.
Các thành phần này được xây dựng thành cơ sở dữ liệu mô phỏng thí nghiệm PVT theo tỷ phần mol (tổng phần mol của tất cả các thành phần phải bằng 100%). Thành phần chi tiết tỷ lệ từng cấu tử được thể hiện trong (hình 3.2).
59
Hình 3.2 Cơ sở dữ liệu về tổng thành phần của khí condensat tại giếng HD-3X
3.1.2.2 Dữ liệu thực nghiệm từ các thí nghiệm PVT
Các thí nghiệm PVT chủ yếu được sử dụng cho khí condensat là thí nghiệm CVD và thí nghiệm CCE. Các giá trị thực nghiệm trong 2 thí nghiệm này được sử dụng làm giá trị tham chiếu cho các quá trình hồi quy. Các thí nghiệm được tiến hành tại điều kiện nhiệt độ vỉa 348.8oF.
Giá trị áp suất được thay đổi giật bậc theo hướng giảm (mô phỏng quá trình khai thác). Giá trị áp suất đo thấp nhất là 500psig trong thí nghiệm CCE và 700psig trong thí nghiệm CVD. Giá trị áp suất đo lớn nhất trong thí nghiệm CVD là 9000psig đảm bảo lớn hơn áp suất vỉa 8486psig.
Thí nghiệm CVD, mô phỏng quá trình khai thác khí condensat và sự thay đổi tính chất của nó tại điều kiện vỉa. Trong thí nghiệm các giá trị hệ số nén khí, hệ số nén hai pha, khối lượng riêng của khí (lb/ft3), khối lượng phân tử khí, độ nhớt của khí (cp), và
độ bão hòa pha lỏng (%) được xác định theo sự thay đổi của từng cấp áp suất. Hình 3.3
thể hiện các giá trị đo thực nghiệm trong thí nghiệm CVD được đưa vào phần mềm PVTi.
60
Hình 3.3 Cơ sở dữ liệu về thí nghiệm CVD mẫu chất lưu đáy giếng HD-3X Thí nghiệm CCE, mô phỏng quá trình thay đổi của chất lưu (do sự giảm áp) từ
điều kiện vỉa đến điều kiện bề mặt, tại đó chất lưu tách làm hai pha khí và lỏng. Các
thông số hệ số nén của pha khí, khối lượng riêng của pha khí (lb/ft3), độ nhớt của pha khí (cp), độ bão hòa pha lỏng (%) và thể tích tương đối theo từng cấp suy giảm áp suất
được xác định trong suốt quá trình thí nghiệm. Hình 3.4 thể hiện các giá trị đo thực
nghiệm trong thí nghiệm CCE được đưa vào phần mềm PVTi.
61
Cuối cùng, cập nhật dữ liệu về giá trị áp suất điểm đọng sương đã được xác định trong phòng thí nghiệm tại điều kiện nhiệt độ vỉa, (hình 3.5).
Hình 3.5 Cơ sở dữ liệu về thí nghiệm xác định áp suất điểm sương
3.2 Lựa chọn phương trình trạng thái
Dựa vào kết quả nghiên cứu của D.I. O’Reilly, Khoa Dầu khí trường Đại học Adelaide, được đăng trên SPE-129517 năm 2009 về kết quả nghiên cứu sự tương thích của các phương trình trạng thái đối với từng loại chất lưu cụ thể, nghiên cứu được tiến hành dựa trên bộ mẫu là 6 vỉa Dầu-Khí khác nhau tại Úc, cho thấy:
Đối với khí condensat các phương trình trạng thái cải tiến ER4 (Esmaeilzadeh-
Roshanfekr) 4 biến, PT3 (Patel-Teja) 3 biến… cho kết quả mô phỏng chính xác nhất ở tất cả các mặt, trong khi các phương trình trạng thái 3 biến như PR3 và SRK3 cho các kết quả tốt ở từng mặt cụ thể như tỷ trọng và hệ số nén Z, nhưng lại cho kết quả không tốt về mô phỏng sự thay đổi độ bão hòa pha lỏng bằng ER4 và PT3.
Dựa vào kết quả nghiên cứu trên thứ tự ưu tiên để lựa chọn phương trình trạng thái cho mô phỏng quá trình thí nghiệm PVT trong luận văn này lần lượt là ER4, PT3, PR3 và SRK3.
Tuy nhiên, một số phương trình trạng thái cải tiến hiện đại ER4 và PT3 không
được hỗ trợ trong phần mềm PVTi (hình 3.6). Do đó hai phương trình PR3 và SRK3 được xem xét để sử dụng trong luận văn này. Phương pháp hiệu chỉnh độ nhớt được
lựa chọn theo tương quan thực nghiệm của Lohrenz-Bray-Clark (LBC).
Kết quả sau khi lựa chọn phương trình trạng thái PR3 và SRK3, PVTi cho kết quả mô phỏng giá trị áp suất điểm sương lần lượt Pdew=4244psig và Pdew=4565psig (cả hai
62
đều sai khác so với giá trị thực nghiệm Pdew=4920psig) trước khi hồi quy. Tuy nhiên,
phương trình trạng thái SRK3 cho kết quả gần với giá trị thực nghiệm hơn sẽ được lựa chọn để mô phỏng quá trình thí nghiệm PVT trong luận văn này.
Hình 3.6 Lựa chọn phương trình trạng thái và phương pháp hiệu chỉnh độ nhớt Kết quả thực tiễn cũng chỉ ra rằng kết quả mô phỏng sau quá trình hồi quy các thông số của phương trình SRK3 cho kết quả tốt hơn PR3. Tuy nhiên, không thể kết luận phương trình SRK3 tốt hơn PR3, nó chỉ tốt hơn trong trường hợp này hay trong từng trường hợp cụ thể.
3.3 Mô phỏng thí nghiệm bằng phương trình trạng thái
Cơ sở dữ liệu để phương trình trạng thái SRK3 mô phỏng các thí nghiệm PVT là tổng thành phần các cấu tử từ mẫu chất lưu đáy giếng HD-3X đã được nhập theo tỷ phần mole.
Quy trình mô phỏng các thí nghiệm CCE và CVD đã được trình bày tại phần 2.2 với mục đích xây dựng mô hình toán học phản ánh được các ứng xử pha và tính toán các tính chất PVT của khí condensat ở điều kiện nhiệt độ vỉa và các cấp áp suất khác nhau, thay đổi trong biên độ rộng, liên tục (trong khi các thí nghiệm PVT đóng vai trò là các giá trị quan sát chỉ được khảo sát tại một vài giá trị rời rạc).
63
3.3.1 Kết quả mô phỏng trước khi hiệu chỉnh
Kết quả quá trình mô phỏng dựa vào dữ liệu ban đầu khi chưa tiến hành hiệu chỉnh bằng phương pháp hồi quy phi tuyến cho thấy giá trị mô phỏng và giá trị thực nghiệm có sự sai lệch lớn. Kết quả mô phỏng giá trị áp suất điểm đọng sương ban đầu từ phương trình SRK3 cho kết quả Pdew=4565psig (tại điều kiện nhiệt độ vỉa 348.8
o F) có sai số tương đối lớn, 17,5% so với số liệu thực nghiệm Pdew=4920psig.
Hình 3.7 đến 3.14 thể hiện kết quả mô phỏng các thí nghiệm CCE và CVD bằng
phương trình trạng thái SRK3 trước khi hiệu chỉnh. Trong các biểu đồ giá trị mô phỏng
được thể hiện bằng đường màu xanh liền nét, các giá trị thực nghiệm được thể hiện
bằng các điểm màu đỏ.
Hình 3.7 Độ bão hòa pha lỏng trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh
64
Hình 3.9 Giá trị hệ số nén pha khí trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh
Hình 3.10 Khối lượng riêng pha khí trong thí nghiệm CCE chưa hiệu chỉnh
65
Hình 3.12 Giá trị hệ số nén pha khí trong thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh
Hình 3.13 Giá trị hệ số nén hai pha trong thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh
66
Kết quả quá trình mô phỏng ban đầu được so sánh với giá trị thực nghiệm (bảng
3.1 và bảng 3.2) cho thấy trong cả hai thí nghiệm CCE và CVD giá trị độ bão hòa pha
lỏng luôn có độ sai lệch rất lớn so với giá trị thực nghiệm (đến 109%). Các giá trị hệ số nén pha khí, khối lượng riêng pha khí, hệ số nén hai pha được mô phỏng tương đối gần sát với giá trị thực nghiệm.